As soluções Sonelastic^® e Scanelastic^® se destinam a caracterização simultânea dos módulos elásticos e do amortecimento (atrito interno) de materiais.

No caso de materiais isotrópicos, em que as propriedades não dependem da direção em que são medidas, os módulos são:

Módulo de Young ou Módulo de Elasticidade (Y ou E).
É uma grandeza proporcional à rigidez de um material quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão. Basicamente, é a razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida pelo corpo, quando o comportamento é linear, como mostra a equação E=δ/ε, em que:

• E= Módulo de elasticidade ou módulo de Young (Pascal)

• δ= Tensão aplicada (Pascal)

• ε= Deformação elástica longitudinal do corpo de prova (adimensional).

Imaginando-se uma borracha e um metal, e aplicando-se a mesma tensão em ambos, verificaremos uma deformação elástica muito maior por parte da borracha comparada ao metal. Isto mostra que o módulo de Young do metal é mais alto que o da borracha e, portanto, é necessário aplicar uma tensão maior para que ele sofra a mesma deformação verificada na borracha, veja figura abaixo.

Quanto menor o módulo elástico, maior a deformação.

Módulo de Cisalhamento (G)
É definido para o esforço de cisalhamento pela equação G =Τ/Υ, em que:

• G= Módulo de Cisalhamento (Pascal)

• Τ= Tensão cisalhante (Pascal)

• Υ= Deformação elástica de cisalhamento do corpo de prova (adimensional).

A tensão de cisalhamento relaciona-se com uma força aplicada paralelamente a uma superfície, com o objetivo de causar o deslizamento de planos paralelos uns em relação aos outros (veja figura abaixo). No caso, a deformação de cisalhamento, Υ, pode ser calculada pela tangente do ângulo θ.

Representação do esforço de cisalhamento.

Razão de Poisson (µ)
Mede a deformação transversal (em relação à direção longitudinal de aplicação da carga) de um material homogêneo e isotrópico. Em particular, no caso da razão de Poisson, a relação estabelecida não é entre tensão e deformação, mas sim entre deformações ortogonais pela equação µ=-ε_x/ε_z=-ε_y/ε_z, em que:

• µ= Razão de Poisson (adimensional)

• ε_x= Deformação na direção x, que é transversal

• ε_y= Deformação na direção y, que é transversal

• ε_z= Deformação na direção z, que é a longitudinal

• ε_y, ε_y e ε_z são também grandezas adimensionais, já que são deformações.

O sinal negativo na equação da razão de Poisson é adotado porque as deformações transversais e longitudinais possuem sinais contrários. Materiais convencionais contraem-se transversalmente quando esticados longitudinalmente e se encolhem transversalmente quando comprimidos longitudinalmente. A contração transversal em resposta à extensão longitudinal devido a uma tensão mecânica de tração corresponde a um coeficiente de Poisson positivo. Ao se esticar uma borracha, por exemplo, você notará que ela se contrairá na direção perpendicular àquela que você a esticou inicialmente. Por outro lado, quando o material possui um coeficiente de Poisson negativo (que são casos muitíssimo especiais) ele se expande transversalmente quando tracionado. Materiais que apresentam coeficiente de Poisson negativo são denominados auxéticos e também conhecidos como anti-borrachas.

Para materiais isotrópicos, o módulo de cisalhamento, o módulo de Young e a razão de Poisson são relacionados pela equação E= 2G(1+µ). Para a maioria dos metais que possui razão de Poisson de 0,25, G equivale a aproximadamente 0,4E; desta forma, se o valor de um dos módulos for conhecido, o outro pode ser estimado.

Muitos materiais são elasticamente anisotrópicos; isto é, o comportamento elástico (por exemplo, a magnitude de E) varia de acordo com a direção cristalográfica (ver apêndice A). Para esses materiais, as propriedades elásticas são completamente caracterizadas somente com a especificação de diversas constantes elásticas, o número destas dependendo das características estruturais do cristal. Mesmo para os materiais isotrópicos, pelo menos duas constantes devem ser dadas para que se tenha a caracterização completa das propriedades elásticas. Uma vez que a orientação do grão é aleatória na maioria dos materiais policristalinos sem textura, esses podem ser considerados isotrópicos. Vidros inorgânicos também são isotrópicos.

Esta seção do site é um resumo de parte do Informativo Técnico-Científico ITC-ME/ATCP: Módulos elásticos: visão geral e métodos de caracterização.